CN117004023A - 一种可3d打印的电磁屏蔽聚合物材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料及其制备方法和应用，包括硫辛酸、二异氰酸酯、胆碱、液态金属。本发明制备的聚合物材料含有动态可逆共价键和氢键相互作用具有自修复能力，可3D打印，同时该聚合物材料具有电磁屏蔽性能，在对可穿戴和智能纳米/微型器件的电磁屏蔽应用中具有巨大的潜在应用价值。
Description
技术领域
本发明属于电磁屏蔽技术领域，特别涉及一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子技术的迅速发展，电磁(EM)波在人们的生活中发挥重要作用，但电磁波会产生电磁辐射污染，严重影响电子产品的稳定性和安全性，容易出现性能下降的情况并并且还会对相关人员的身体健康造成伤害。因此，开发能够防止电磁辐射的电磁屏蔽功能材料已成为具有现实意义的热点。电磁屏蔽有两种主要的屏蔽机制分别是电磁辐射的反射和吸收，分别由屏蔽材料中的移动电荷载流子和电/磁偶极子与电磁场的直接相互作用产生，同时材料的导电性被认为是控制电磁屏蔽特性的最关键参数，材料的屏蔽性能与导电性密切相关。
传统刚性电磁屏蔽材料虽然具有优异的电磁屏蔽性能，但会在弯曲等使用过程中性能迅速下降，无法满足对柔性器件的应用需求。这对于趋于精细化的电子器件和通讯产业的发展极其不利，同时随着对可穿戴和智能纳米/微型器件的需求不断增加，近年来具有优异柔韧性的新一代电磁屏蔽功能材料引起了相当大的关注。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料及其制备方法和应用，该聚合物材料含有动态可逆共价键和氢键相互作用，使得该材料具有自修复能力，可3D打印，同时该聚合物材料中含有的液态金属在材料内部形成导电通路，体系中含有的移动电荷载流子和电/磁偶极子可与电磁场相互作用，对电磁辐射产生反射和吸收，使得该聚合物材料具有电磁屏蔽性能，在可穿戴和智能纳米/微型器件的电磁屏蔽应用中具有巨大的潜在应用价值。
本发明提供了一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料，按重量份数，包括如下组分：
优选的，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述胆碱为胆碱碳酸氢盐、胆碱、氯化胆碱中的一种或几种。
优选的，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金中的一种或几种。
本发明还提供了一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比，将二异氰酸酯溶于溶剂中，加入硫辛酸，持续搅拌至完全溶解，在60-100℃下反应3-5h；反应结束后，加入胆碱反应0.5-1h；加入分散好的液态金属，倒入模具，除去溶剂，得到电磁屏蔽聚合物材料。
所述溶剂为四氢呋喃。
所述液态金属采用无水乙醇分散，分散时间为20-50min。
所述除去溶剂温度为80-120℃，除去溶剂时间为8-16h。
本发明还提供了一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料在柔性穿戴、微型器件和电磁屏蔽中的应用。
有益效果
本发明制备的聚合物材料含有动态可逆共价键和氢键相互作用具有自修复能力，可3D打印，同时该聚合物材料具有电磁屏蔽性能，在对可穿戴和智能纳米/微型器件的电磁屏蔽应用中具有巨大的潜在应用价值。
附图说明
图1是实施例1制备的电磁屏蔽聚合物材料的扫描电镜图；
图2是实施例1制备的电磁屏蔽聚合物材料在5μm下的扫描电镜图；
图3是实施例1制备的电磁屏蔽聚合物材料的自愈合性能图；
图4是实施例1-3制备的电磁屏蔽聚合物材料的电导率图；
图5是实施例1制备的电磁屏蔽聚合物材料的3d打印图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
S1.将0.431g异佛尔酮二异氰酸酯溶于4ml四氢呋喃中，加入2g硫辛酸，持续搅拌至完全溶解，然后，在80℃下油浴反应4h。反应结束后，加入1.2g胆碱碳酸氢盐反应0.5h。
S2.将7.912g镓铟合金(Ga与In的质量比为75.5：24.5)分散在20ml无水乙醇中，在均质机中分散30min。
S3.反应结束后，加入分散好的镓铟合金，倒入聚四氟乙烯模具中，然后转移至烘箱在80℃下抽真空12h，得到电磁屏蔽聚合物材料。
由图1可知，液态金属复合到二硫聚合物中，成功制得基于液态金属的电磁屏蔽聚合物材料。
由图2可知，制备的聚合物材料中，聚合物基体与液态金属没有产生明显的相分离。
由图3可知，制备的聚合物材料具有优异的自愈合性能。
由图4可知，实施例1制备的聚合物材料相比于实施例2和实施例3制备的聚合物材料具有更优异的导电性，导电性是材料的电磁屏蔽性能的关键参考参数，可通过改变材料的导电性对其电磁屏蔽性能进行调控。
由图5可知，制备的聚合物材料具有可3D的特性。
实施例2
S1.将0.431g异佛尔酮二异氰酸酯溶于4ml四氢呋喃中，加入2g硫辛酸，持续搅拌至完全溶解，然后，在80℃下油浴反应4h。反应结束后，加入1.2g胆碱碳酸氢盐反应0.5h。
S2.将3.391g镓铟合金(Ga与In的质量比为75.5：24.5)分散在20ml无水乙醇中，在均质机中分散30min。
S3.反应结束后，加入分散好的镓铟合金，倒入聚四氟乙烯模具中，然后转移至烘箱在80℃下抽真空12h，得到电磁屏蔽聚合物材料。
实施例3
S1.将0.431g异佛尔酮二异氰酸酯溶于4ml四氢呋喃中，加入2g硫辛酸，持续搅拌至完全溶解，然后，在80℃下油浴反应4h。反应结束后，加入1.2g胆碱碳酸氢盐反应0.5h。
S2.将2.906g镓铟合金(Ga与In的质量比为75.5：24.5)分散在20ml无水乙醇中，在均质机中分散30min。
S3.反应结束后，加入分散好的镓铟合金，倒入聚四氟乙烯模具中，然后转移至烘箱在80℃下抽真空12h，得到电磁屏蔽聚合物材料。
Claims (9)
1.一种可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料，其特征在于：按重量份数，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽聚合物材料，其特征在于：所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、二环己基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽聚合物材料，其特征在于：所述胆碱为胆碱碳酸氢盐、胆碱、氯化胆碱中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽聚合物材料，其特征在于：所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金中的一种或几种。
5.一种如权利要求1所述的可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：
按配比，将二异氰酸酯溶于溶剂中，加入硫辛酸，持续搅拌至完全溶解，在60-100℃下反应3-5h；反应结束后，加入胆碱反应0.5-1h；加入分散好的液态金属，倒入模具，除去溶剂，得到电磁屏蔽聚合物材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为四氢呋喃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述液态金属采用无水乙醇分散，分散时间为20-50min。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述除去溶剂温度为80-120℃，除去溶剂时间为8-16h。
9.一种如权利要求1所述的可3D打印的电磁屏蔽聚合物材料在柔性穿戴、微型器件和电磁屏蔽中的应用。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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